专题十六 实验.doc

专题十六 实验:探究定能定律 验证机械能守恒定律实验题：（共8题，共100分）1. (8分)关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，下列叙述正确的是( ) A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C放小车的长木板应该尽量使其水平D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出2. (13分)为了探究恒力作用时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度对应的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据： 数据组123456v/(ms-1)00.160.190.240.300.49x/m00.0450.0750.1110.1630.442 (1)一同学根据表中数据，作出x-v图像如图甲所示观察该图像，该同学作出如下推理：根据x-v图像大致是一条抛物线，可以猜想，x可能与v2成正比。请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想。 (2)根据你所作的图像，你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是 。3. （13分）为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知，弹簧的弹性势能，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量。某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m)运动来探究这一问题。为了研究方便，把小球O放在水平桌面上做实验，让小球O在弹力作用下运动，即只有弹簧推力做功。该同学设计实验如下：首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球O，静止时测得弹簧的伸长量 为d。在此步骤中，目的是要确定物理量 ，用m、d、g表示为 .接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球O压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球O被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球O在空中运动的水平距离为L。小球O的初动能Ek1= ；小球O的末动能Ek2= ；弹簧对小球O做的功W= (用，m、x、d、g表示)。对比W和就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”。4.（12分）用自由落体法验证“机械能守恒定律”的实验中：(1)运用公式，对实验条件的要求是 ，为此，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近 ；(2)若实验中所用重物的质量m=1kg打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物速度vB= ，重物动能Ek= ，从开始下落起至B点时重物的重力势能减少量是 ，由此可得出的结论是 。 (3)根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图像应是图中的( )。5 (12分)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律频闪仪每隔O.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离(当地重力加速度取9.8ms2，小球质量m=0.2kg，计算结果保留三位有效数字)：(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的 速度v5= ms；(2)从t2到t5时间内，重力势能增量EP= J，动能减少量Ek= J；(3)在误差允许的范围内，若EP与Ek近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算得EP EK (填“”或“：”)，造成这种结果的主要原因是 。6. (13分)与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间现利用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.0010-2s、2.0010-2s。已知滑块的质量为2.00kg，长度为5.00cm，光电门l和2之间的距离为0.54m，取g=9.80ms2，设滑块经过光电门时的速度为其平均速度。(1)滑块通过光电门1时的速度v1= ms，通过光电门2时的速度v2= ms。(2)滑块通过光电门1、2之间的过程，动能的增加量为 J，重力势能的减少量为 J。 7.(15分)理论分析可得出弹簧的弹性势能 (公式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧长度的变化量)。为验证这一结论，A、B两位同学设计了以下的实验：两位同学首先都进行了如图甲所示的实验：将一根轻质弹簧竖直挂起，在弹簧的另一端挂上一个已知质量为小的小铁球，稳定后测得弹簧伸长为d。A同学完成步骤后，接着进行了如图乙所示的实验：将这根弹簧竖直固定在水平桌面上，并把小铁球放在弹簧上，然后再竖直套上一根带有插销孔的长透明塑料管，利用插销压缩弹簧。拔掉插销时，弹簧对小铁球做功，使小铁球弹起，测得弹簧的压缩量x和小铁球上升的最大高度H。B同学完成步骤后，接着进行了如图丙所示的实验：将弹簧放在水平桌面上，一端同定在竖直的墙上，另一端被小铁球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小铁球从高为h的桌面上水平抛出，抛出的水平距离为L。(1)A、B两位同学进行图甲所示的实验是为了确定 物理量。请用m、d、g表示这个物理量 。 (2)如果成立，那么： A同学测出的物理量x与d、H的关系式是：x= ；B同学测出的物理量x与d、h、L的关系式是：x= 。(3)试分别分析两位同学实验误差的主要来源： 。8. （14分）现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A，B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图；(1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减少量可表示为下来 .动能的增加量可表示为 ；若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为= 。(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.431.481.952.412.923.39以s为横